Análisis Técnico Estructural

Como anteriormente se habia mencionado, el diseño arquitectónico de Polideportivo requeria, además de un buen tratamiento de fachadas, un buen diseño estructural debido a la vulnerabilidad del sitio en el que se pretendía emplazar. A continuación se presenta la descripción y justificación de los elementos estructurales y constructivos  que se utilizaron para el diseño del centro acuático.

• Sistema Estructural

Ilustració1: Perspectiva Estructural - Disposición de elementos estructurales metálicos

Como se aprecia en la imagen superior, el edificio está compuesto por un sistema estructural de marcos metálicos, donde las columnas serie WF de alas paralelas (Ver ilustración 2), y las vigas son cerchas tipo Warren modificadas, para dar mayor estabilidad y soporte al entrepiso y cubierta de techo. (ver ilustración 3). Se determinó de esta manera debido a la amplitud de los claros que se debia cubrir, es decir, ya que no se podian colocar columnas en medio de las piscinas o de las graderias (por razones obvias), se necesitan salvar claros de hasta 42 metros lineales. Es por ello, que las columnas cuentan con dimensiones de 0.70m x 0.50m en los claros más amplios, y 0.50m x 0.50m en claros de 5.5m a 7.5 m; en cambio las cerchas matienen un peralte de 1.20 para los claros mayores de 20m y 0.8 para claros menores o iguales a 20 m.

Existen ciertas ventajas que hacen del acero un material idóneo para la construcción de determinados edificios, donde muchas veces, la tipología es un factor desicivo para dicha elección.

A continuación, se presentan algunas de las ventajas que explican de manera más detalladael porqué del uso del acero sobre el concreto:

1. Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en para el diseño de vigas de grandes claros.
2. Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.
3. Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente.
4. Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.
5. Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.

Asimismo, se pueden mencionar otras ventajas, un tanto más prácticas y cotidianas del acero tales como:

1. Facilidad de unir varios elementos de distintas maneras, ya sea por los tornillos, remaches o soldaduras.
2. Posibilidad de prefabricar elementos estructurales.
3. Rapidez de montajes
4. Versatilidad de formas y tamaños. A pesar de que las empresas fabricantes y distribuidoras de este material ya venden los elementos estrcuturales con una logitud estandar, siempre existe la posibilidad de personalizar los elementos y encargarlos a la medida que se necesita.
5. Posibilidad de reutilización al desmantelar la estructura.

Es tanta la versatilidad del acero que, a como se puede observar el la perspectiva estructural, fue posile el diseño de una cercha, con el mismo perfil curvo del techo, que permitio una mejor adaptación de la cubierta metalica a los elementos estructurales.

Perspectiva Interna - La estructura de techo queda 

expuestaobservando así la disposición de las cerchas

 y los tensores. 

Como se observa en la imagen, por efectos de dar mayor soporte a la cubierta, se dispusieron tensores en cada tramo libre de cerchas. La cubierta de techo se describe como una lámina troquelada E-76 calibre 24, con ancho útil de 0.76 m y longitud de 12 pies (Ver sitio web de Indenicsa). Esta lámina posee un peso de 5.64 kg/m² y posee un recubrimiento de Galván. La fijación del panel debe realizarse con pernos auto perforantes de 2”.

A pesar de las ventajas que posee el acero, no es un material repelente a los azotes de la naturaleza, principalemente del clima en Nicaragua, donde el verano es más extenso que el invierno. La radiación solar que recae sobre los techo de láminas metálicas normalmente es incómodo, estridente y molesto a la vista, es por ello que se decidió colocar un impermeabilizante sobre la cubierta de manera que disminuyera la incidencia lumínica durante las horas más incandescentes del día.

Aplicación de membrana UltraPLY TPO

El componente principal del sistema de impermeabilización TPO de Firestone es la membrana UltraPly TPO. Esta membrana de poliolefina termoplástica flexible (FPO) para cubiertas se fabrica con la incorporación de un caucho de etil-propileno a una matriz de polipropileno y se arma insertando una malla de poliéster. La membrana, armada con malla de poliéster, combina la resistencia del caucho con la capacidad de soldadura por calor de un termoplástico en una sola lámina, con excelentes características para la puesta en obra.

Ventajas Clave

1. Respetuosa con el medio ambiente: La membrana UltraPly TPO de Firestone es una membrana de impermeabilización que refleja el calor y por ello resulta energéticamente eficiente. Su superficie de color claro refleja la luz del sol antes de absorberla y la convierte en energía de calor, lo que da como resultado la reducción de los costes de refrigeración del edificio en climas cálidos y soleados.
2. Durabilidad: La membrana UltraPly TPO de Firestone no contiene plastificantes ni sustancias halógenas ignífugas, lo que proporciona una resistencia excelente a los rayos UV y al ozono. La membrana también presenta una gran resistencia a la aparición de hongos y a las sustancia químicas más comunes en las cubiertas.
3. Fácil aplicación: La membrana UltraPly TPO de Firestone está disponible en anchos de hasta 3,05 m, lo que facilita una cobertura rápida y económica. Se trata de una membrana ligera que ofrece diversas opciones de instalación para aplicaciones de cubiertas con poca pendiente, tanto en obras de rehabilitación como en proyectos de nueva construcción.

En este caso, se utilizó una membrana con ancho de 2.44 m, longitud de 30.5 m y grosor de 1.65mm. La membrana tiene un peso de 1.9 kg/m².

Perspectiva Interna - Recinto de piscina olímpica con cubierta de membrana reticular y policarbonato

Otro tipo de cubierta empleado en el diseño del recinto acuático fue la Membrana Reticular. Este tipo de membrana ofrece una libertad ilimitada de diseño a arquitectos e ingenieros estructurales. Estas estructuras innovadoras derivan su fuerza de su geometría. En eso son similares a los domos geodésicos, pero mientras los domos geodésicos siempre son superficies esféricas, las membranas reticulares pueden formarse con radios distintos en direcciones ortogonales entre si.

Ejemplo de la diversidad de usos de las membranas
reticulares

El uso artístico de la geométrica permite a estas ligeras membranas cubrir grandes claros. Proveen la eficiencia de un domo geodésico, pero con más formas y con soportes arbitrarios. Estas membranas también son conocidas como estructuras orgánicas, cúpulas reticulares, bóvedas de celosía, domos de estilo libre y estructuras geométricas.

El motivo que me llevó a utilizar este tipo de estructura fue la facilidad que presenta para moldear cualquier forma. Y ya que mi concepto generador requeria de gran cantidad de curvas y dinamismo, consideré que no existia un mejor sistema para dar movimiento a mi edificio que este tipo de membrana.

Sin embargo, como las piscinas no podian quedar a la intemperie, se combinó el sistema reticular con una cubierta de policarbonato de 14 mm, en distintas tonalidades de azul, que contrastaran con el movimiento del agua en el vaso olímpico y la apariencia monocromática de las fachadas. 

A continuación, se presenta un video donde se muestra un poco mejor la disposición de la malla y el efecto de luz y sombra que genera en el interior.

• Sistema Constructivo

Uno de los mayores retos era conseguir que los ambientes principales obtuvieran ventilación e iluminación natural, es por ello que algunas de las paredes externas se perforan con formas geométricas para dejar que el viento se adentrara al edificio. Para conseguir este efecto se utilizaron paneles de concreto ligero para los muros exteriores. Estos paneles estan elaborados en base a concreto aligerado por microburbujas de aire, y pesan 1/3 del concreto tradicional.

Instalación de paneles de concreto ligero

Las ventajas de los paneles de concreto ligero:

• Ligeros y sólidos.
• No emplean mano de obra especializada
• Rápidos de instalar
• Sellado de la superficie para grandes ahorros de acabados exteriores, pasta, pintura, impermeabilizantes
• Pueden ser cambiados de lugar
• Son térmicos, cinco veces más que el concreto (Factor K menor a 2.8)
• Acústicos, aislan el ruido
• Ajustable a cualquier dimensión
• Tienen alta resistencia al impacto
• No se queman (incombustibles)

Otro de los requerimientos era utilizar cerramientos livianos capaces de soportar las inclemencias de la humedad, que por obvias razones, iba a estar presente todo el tiempo en los ambientes principales de edificio. Por esta razón, y viendo las ventajas de usar el concreto como material principal de cerramiento, se decidió utilizar paneles prefabricados de fibrocemento para el cerramiento de los ambientes internos.

El tipo de panel utilizado es llamado Plyrock y es tan fuerte como el cemento, pero tan liviano como para ser manipulado e instalado fácilmente en la obra. Este sistema está diseñado para construir paredes externas con junta invisible y acabado totalmente liso. Se puede encontrar en formatos de 2,44 ó 3,05 metros de altura.

Ejemplo de elementos que conforman un sistema Plyrock

El sistema Plyrock está compuesto por diversos productos propios y complementarios, que constituyen el sistema de paredes.

Lámina Plyrock: Están elaboradas a partir de fibras celulósicas reforzadas con cemento, tiene una acabado liso, con un espesor de 10mm. Este sistema posee su propia estrctura ligera, a base de perfileria metálica, permitiendo que el interior quede hueco y asi poder ocupar dicho espacio para la instalación de aislantes térmicos y acústicos.

El marco metálico tendrá un calibre no. 20, con un espaciado máximo entre cada elemento de 0.61 m, desde el centro del perfil. Se instalará sobre la estructura una barrera de humedad (Building Wrap) en las paredes exteriores o interiores que carezcan de enchapes cerámicos. Los paneles se fijan con el borde más largo paralelo a los postes por tornillo Plycem y autovellanante. El espacio entre tornillos es de 200 mm. Los paneles tambien fueron utilizados para forrar el exterior de las columnas metálicas, para dar mayor protección al acero.

Ejemplo de fijación de perfiles metálicos

Esquema de Fijación

Posterior a la instalación de los paneles, se procede a el mortero muro seco Plyrock, diseñado para recubrir las juntas del sistema de fibrocemento Plycem.

Ventajas Mortero Plyrock

1. Se aplica directamente sobre la superficie.
2. No se requiere agregar agua, cemento ni aditivos.
3. Fácil aplicación.
4. Revestimiento de acabado de los paneles Plyrock ofreciendo un recubrimiento impermeabilizante y monolítico.
5. Sirve de base para la aplicación de revestimientos texturados, pinturas, enchapes etc.
6. Es flexible, de gran plasticidad, alta adhesión y resistencia.
7. Secado rápido.

Para más información visitar el enlace: 

Manual Plyrock

Ejemplo de vidrio texturizado co tinte azul

Por otro lado, el diseño contempla el uso de muros cortina, utilizando vidrio texturizado color azul y aluminio anodizado. En el siguiente video se puede visualizar como la apariencia exterior del cerramiento (de concreto y vidrio) se compenetra con el conjunto y se mezcla con los elementos inmediatos al edificio, de manera que al formar un"todo" surga un diseño simple, elegante a la vista del observador. Asimismo, se podrá observar la presencia del concreto en otros elementos como canchas en plano elevado.